Karbon merupakan unsur dasar penyusun senyawa organik seperti makhluk hidup dan makanan. Karena atom karbon dapat bergabung membentuk berbagai bentuk, termasuk rantai, piramida, cincin, lembaran, dan tabung, ia memiliki banyak alotrop dan berperan penting dalam berbagai bidang. Dalam beberapa tahun terakhir, bahan nano yang menarik banyak perhatian, seperti tabung nano karbon dan fullerene, semuanya merupakan alotrop karbon.
Saat ini kita mengambil tumbuhan sebagai contoh untuk melihat dampak karbon terhadap organisme hidup.
Pentingnya karbon bagi tanaman
1. Karbon merupakan unsur hara (unsur dasar) terbesar di antara 17 unsur hara esensial bagi tanaman. Ini menyumbang lebih dari 50% dari total unsur nutrisi penting tanaman dan 35% bahan kering tanaman, yang beberapa kali lebih banyak daripada jumlah unsur besar, sedang, dan jejak. Karbon adalah salah satu elemen terpenting bagi tanaman.
2. Suplementasi unsur karbon yang cukup merupakan prasyarat bagi pemupukan seimbang unsur mineral lainnya. Unsur hara karbon organik dan kesuburan hayati merupakan sisi negatif dari kesuburan tanah, sedangkan unsur hara mineral merupakan sisi positifnya. Ketika yin dan yang seimbang dan melimpah, hasil panen akan berkualitas tinggi dan hasil tinggi. Hasil yang tinggi tidak akan tercapai jika Yang kuat dan Yin lemah, atau Yin kuat dan Yang lemah. Mengabaikan nutrisi karbon organik dan mempelajari keseimbangan antara nutrisi mineral saja adalah satu langkah lagi.
3. Rasio karbon terhadap nitrogen: Rasio karbon terhadap nitrogen untuk penguraian bahan organik yang tepat oleh mikroorganisme adalah 25:1. Umumnya rasio karbon-nitrogen batang tanaman rumput seperti batang padi, batang jagung dan gulma adalah 60 sampai 100:1. Rasio karbon terhadap nitrogen batang tanaman polong-polongan adalah 15 hingga 20:1. Rasio karbon terhadap nitrogen pada daun sayuran dengan hasil tinggi adalah 70:1. Pohon buah-buahan adalah 30:1.
4. Karbon adalah kerangka untuk menggabungkan nutrisi mineral dan menyediakan komponen yang diperlukan untuk membangun berbagai komponen organik pada tanaman – kerangka karbon. Termasuk berbagai jenis kerangka karbon rantai dan cincin, merupakan bahan dasar bagi tanaman untuk mensintesis gula, protein, asam amino, enzim, hormon, zat pemberi sinyal, dll.
5. Tanah adalah suatu organisme hidup, dan sumber energi utama untuk menunjang aktivitas kehidupan di darat adalah unsur hara karbon organik. Saat ini, lahan pertanian di negara saya umumnya kekurangan karbon, dan penyakit kekurangan karbon pada tanaman sudah menjadi hal biasa, menyebabkan kerugian pertanian lebih banyak dibandingkan penyakit tanaman lainnya. Ruang terbesar bagi pertanian terletak pada suplementasi karbon.
Sumber karbon
1. Memberi secara alami.Ini terutama menyerap karbon dioksida di udara melalui stomata daun untuk fotosintesis, mengubah energi matahari menjadi energi kimia untuk membentuk karbohidrat, yang membentuk jaringan internal dan sumber energi tanaman.
2. Berikan pupuk karbon organik pada akar.Akar tanaman menyerap pupuk karbon organik molekul kecil yang terlarut dalam air dari tanah dan mengangkutnya ke bagian dalam tanaman, di mana ia membentuk jaringan internal tanaman dan sumber energi melalui reaksi elektrokimia. Komponen utamanya adalah selulosa, lignin, gula, protein, asam amino, dll. Karbon yang terkandung dalam bahan organik tanah bukanlah unsur hara karbon organik yang sebenarnya. Pupuk organik tradisional yang tidak larut dalam air (kotoran ayam, kotoran babi, kotoran domba, kotoran sapi, dan kotoran hewan lainnya) dan pupuk organik asam humat makromolekul memiliki penambahan karbon yang terbatas (Dibutuhkan waktu 5 bulan agar pupuk organik tradisional dapat dilepaskan {{4} },5% dari sumber karbon organik) dan tidak dapat mengisi kembali sumber karbon secara efektif dan tepat waktu. Karbon Nutrisi yang dapat langsung diserap oleh akar tanaman dan mikroorganisme tanah harus berupa karbon organik molekul kecil yang dapat larut.
Penyebab kekurangan karbon
Tanah merupakan suatu organisme hidup, dan sumber energi utama untuk menunjang aktivitas kehidupan di darat adalah unsur hara karbon organik. Kandungan karbon organik molekul kecil menentukan efisiensi pemupukan pupuk organik. Saat ini, lahan pertanian di negara saya umumnya kekurangan karbon. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kurang dari 5% sampel tanah mempunyai kandungan bahan organik lebih dari 2%, 80% sampel tanah mempunyai kandungan bahan organik kurang dari 1,5%, dan hampir 15% sampel tanah mempunyai kandungan bahan organik kurang dari 1%. Sebagaimana kita ketahui bersama, koefisien karbon bahan organik adalah 1,724, artinya 1,7224 bahan organik mempunyai 1 karbon. Kandungan bahan organik tanah terlalu rendah, yang berarti tanaman pada dasarnya tidak mampu menyerap karbon organik yang larut dalam air dari dalam tanah. Tanaman tidak mendapatkan pasokan karbon dari akarnya, sehingga menyebabkan kekurangan karbon.
1. Pada kondisi penanaman buatan, terutama pada lahan tandus atau penanaman rumah kaca, suplai (konsentrasi) CO2tidak mencukupi, dan kandungan CO2di udara sekitar 0,03%. Dari segi kebutuhan fotosintesis tanaman, nilai ini relatif rendah. Ketika CO2konsentrasi di udara meningkat menjadi 0.1%, intensitas fotosintesis dapat ditingkatkan secara signifikan dan hasil panen meningkat. Sayuran rumah kaca berada dalam kondisi "kelaparan karbon" hampir sepanjang hari.
2. Ketika tidak ada fotosintesis pada malam hari, hari hujan, dan hari berkabut, pasokan sumber karbon bagi tanaman tidak mencukupi. Namun, metabolismenya yang konstan memakan "karbon", yaitu cerukan.
3. Sejak lama, kalangan teoritis umumnya menganggap CO2sebagai satu-satunya sumber karbon bagi tanaman, tanpa memperhatikan fakta obyektif bahwa karbon organik yang larut dalam air di dalam tanah merupakan sumber karbon penting lainnya bagi tanaman. Akibatnya, terbentuklah jalur pemupukan "kemakmuran Yang dan penurunan yin" yang mengabaikan nutrisi organik, sehingga mengakibatkan sejumlah besar tanaman seringkali berada dalam keadaan "kelaparan karbon".
4. Meskipun jumlah pupuk nitrogen, fosfor dan kalium telah meningkat secara signifikan, penambahan karbon belum dipertimbangkan, sehingga menjadikan “kekurangan karbon” semakin parah.
Kerugian langsung yang disebabkan oleh kekurangan karbon pada tanaman
1. Kelemahan sistem root
Apa yang diandalkan oleh sistem root untuk mendorong pertumbuhan? Yang pertama adalah kurangnya rangsangan internal untuk pertumbuhan akar: Sifat akar yang menyukai air dan pupuk memberikan rangsangan yang melekat pada sistem akar untuk meluas ke luar dan ke bawah. Tanah dengan bahan organik memiliki kandungan air yang buruk, dan berbagai larutan pupuk memiliki kemampuan yang buruk untuk “mengekspresikan” ke akar. Akibatnya pertumbuhan akar terhambat; kedua, stimulasi pertumbuhan akar eksogen tidak mencukupi. Mikroorganisme tanah berinteraksi dengan sistem perakaran. Bahan organik dan sumber karbon yang diperlukan untuk reproduksi mikroba di dalam tanah tidak mencukupi, sehingga komunitas mikroba rizosfer jarang. Stimulasi eksternal untuk pertumbuhan sistem akar terlalu lemah, dan sistem akar kehilangan rangsangan eksternal untuk pertumbuhan.
Oleh karena itu, tanah kekurangan karbon organik yang larut dalam air – karbon tersedia – yang dapat langsung diserap oleh akar dan mikroorganisme tanah, yang secara langsung menyebabkan melemahnya dan menuanya akar tanaman. Hal ini merupakan penyebab utama berkurangnya hasil panen dan buruknya ketahanan terhadap stres.
2. Penuaan dini
Penyebab penuaan dini pada tanaman secara alami berhubungan langsung dengan kelemahan akar. Yang harus disebutkan di sini adalah bahwa organ lain dan jaringan internal tanaman, terutama lignin, selulosa dan gula, memerlukan energi yang relatif rendah untuk mengubah karbon efektif yang diserap oleh akar. Bahkan pada malam hari, pada hari berawan dan hujan, atau di lingkungan rumah kaca dimana CO2tidak mencukupi dan sinar matahari lemah, transformasi dan akumulasi ini dapat berlanjut, dan jaringan internal tanaman dapat menerima suplemen nutrisi. Sebaliknya akar pada dasarnya tidak dapat menyerap karbon yang tersedia. Tanaman hanya mengandalkan fotosintesis daun untuk mengubah CO2, dan energi konversi yang dibutuhkan untuk akumulasi yang sama jauh lebih besar. Ketika terdapat cukup sinar matahari di siang hari, energi disuplai, namun pada malam hari atau saat hujan, konversi dan akumulasi ini menjadi lebih sedikit, dan metabolisme menghabiskan energi di dalam tanaman. Ketidakseimbangan anggaran energi adalah penyebab lain penuaan dini tanaman. Keadaan ini terutama terlihat pada tanaman melon, polong-polongan, sayur-sayuran dan pohon buah-buahan dengan masa pertumbuhan yang panjang. Pengujian menunjukkan bahwa dengan menggunakan jumlah pupuk yang sama dan menambahkan pupuk organik secukupnya ke dalam pupuk dasar, waktu panen kacang hijau, pare, ketimun, terong dan tanaman lainnya dapat diperpanjang satu hingga dua bulan, dan total hasil. dapat ditingkatkan sebesar 30-60%. Dengan karbon organik yang cukup, tanaman akan memiliki vitalitas yang kuat, umur panjang dan hasil yang tinggi; jika tidak, tanaman akan menua sebelum waktunya dan hasil panen akan berkurang.
3. Penyakit daun kuning dan klorosis
Pada hari berawan dan hujan, fotosintesis hampir berhenti, dan CO2di udara tidak dapat diserap dan diubah secara normal, dan nutrisi karbon serta energi karbon tanaman keduanya menurun. Jika hujan terus berlanjut, daun-daun kuning akan berguguran, dan daun-daun baru pada beberapa tanaman akan menjadi klorosis. Hal ini umumnya disalahartikan sebagai "penebangan air". Faktanya, hanya akar busuk yang “tergenang air”. Secara umum, yang terjadi bukanlah “penggenangan air” tetapi kekurangan karbon.
4. Sub kesehatan
Apa yang dimaksud dengan “sub-kesehatan” tanaman? Artinya tanaman tidak menunjukkan gejala yang jelas, tetapi menyusut dan tumbuh lambat, atau daun menjadi pendek dan kehilangan bau aslinya sama sekali. Ada banyak penyebab sub-kesehatan. Selain akibat bencana alam, juga terdapat akibat kualitas benih, akibat kerusakan obat dan pupuk, malnutrisi, dan lain-lain. Saat ini, pasokan unsur hara pupuk kimia untuk tanaman secara umum mencukupi, namun seringkali terjadi kekurangan bahan organik yang serius. nutrisi, yaitu kekurangan karbon. Konversi CO2di udara menjadi tumbuhan yang mula-mula mengandalkan fotosintesis. Transformasi ini hampir berhenti pada malam hari, namun tanaman masih melakukan metabolisme dan mengonsumsi energi. Jika ada akar yang menyerap karbon organik yang larut dalam air sebagai suplemen, akar tersebut tidak hanya dapat melanjutkan transformasi dan akumulasi material, tetapi juga menyuplai energi metabolisme. Jika terjadi kekurangan karbon, situasi ini tidak dapat berlanjut, sehingga pabrik akan berganti-ganti antara siang dan malam dan mengalami "cerukan" yang terputus-putus. Hal ini membuat tanaman tidak dapat tumbuh secara normal dan menyelesaikan akumulasi material, serta berada dalam kondisi "sub-kesehatan".
5. Menurunnya ketahanan terhadap penyakit dan ketahanan terhadap stres
Tanaman memiliki serangkaian mekanisme internal untuk merespons kesulitan seperti dingin, panas, kekeringan, dan banjir serta untuk mencegah penyakit dan hama serangga, yaitu energi, "feromon", dan "zat perbaikan" yang dihasilkannya. Namun, jika zat sinyal yang diperlukan serta transmisi dan penerimaannya kurang, tanaman tidak akan mampu menjalankan fungsi ketahanan terhadap stres, dan “kekurangan karbon” menghambat produksi dan transmisi zat sinyal ketahanan terhadap stres. Demikian pula, untuk melawan hama dan penyakit serta memanfaatkan mekanisme yang melekat pada tanaman, kita juga perlu mengatasi “kekurangan karbon” agar dapat sepenuhnya menjalankan perannya. Ketika kondisi lingkungan memburuk, fotosintesis normal tidak dapat berlangsung. Pada saat ini, penyerapan karbon yang tersedia dari akar semakin diperlukan untuk mengisi kembali energi. Hal ini menunjukkan betapa kekurangan karbon berarti bagi tanaman yang berada dalam kondisi sulit. Ketika tanaman stres karena penyakit dan serangga hama, mereka akan melepaskan “feromon” tertentu untuk membuat sumber penyakit “mundur”. Jika jaringan tanaman rusak, ia juga akan menghasilkan “zat perbaikan” untuk memperbaiki (atau beregenerasi). "Hormon feromon" dan "zat perbaikan" ini semuanya mengandung unsur karbon. Semakin banyak unsur hara organik, semakin banyak pula kandungan zat-zat tersebut. Inilah sebabnya mengapa tanaman yang lemah lebih mudah terserang penyakit dibandingkan tanaman yang kuat. Kurangnya ketersediaan karbon yang disuplai oleh akar tidak hanya mengurangi akumulasi unsur hara, namun juga melemahkan mekanisme pencegahan dan resistensi penyakit, yang merupakan penyebab intrinsik penyakit tanaman. Oleh karena itu, tidak berlebihan jika dikatakan bahwa kekurangan karbon merupakan sumber segala penyakit pada tanaman.
6. Kualitas rendah, hasil rendah dan degradasi spesies
Kualitas produk pertanian yang menurun, seperti buah-buahan dan sayur-sayuran yang rasanya tidak enak, kandungan vitamin C yang rendah, kandungan nitrat yang tinggi, dan intoleransi penyimpanan. Tentu saja ini hanya penampakannya saja, namun intinya adalah: Variasi proporsi zat dalam kandungan “pupuk kimia tanaman” dan turunan metabolisme yang tidak normal menyebabkan ekspresi informasi genetik tanaman menjadi hilang atau tidak teratur, yang tidak hanya mengurangi kualitas produk tanaman, tetapi juga menyebabkan degradasi spesies. Kecuali varietas hibrida, umumnya tanaman ras murni dapat diwariskan dari generasi ke generasi, namun kini petani biasa pun jarang menyimpan benihnya sendiri karena “diwariskan dari generasi ke generasi” seperti ini sudah tidak dapat diandalkan lagi.
Pupuk karbon organik muncul
Pemupukan berimbang merupakan teknologi penting untuk menghasilkan tanaman dengan hasil tinggi dan berkualitas tinggi. Jika Anda ingin menyeimbangkan pupuk, Anda harus mengisi kembali karbon terlebih dahulu. Keseimbangan karbon dalam keseimbangan nutrisi tanaman tidak hanya merupakan isu teoretis utama nutrisi tanaman, tetapi juga memberikan landasan teknis baru untuk pengembangan produk pupuk baru. Tanaman bergantung pada nutrisi karbon dioksida dalam keadaan alaminya. Metode pengisian kembali karbon dari langit ini hanya dapat memenuhi seperlima kebutuhan mereka. Tanaman pangan telah mengalami “kelaparan karbon” sejak lama. Mengisi kembali karbon melalui pupuk karbon organik dapat secara efektif menghilangkan “kelaparan karbon” dan mencapai keseimbangan karbon. Penelitian dan penerapan pupuk karbon organik akan mengubah kondisi tanaman yang sudah berusia seabad "mengandalkan langit untuk mengisi kembali karbon" dan menciptakan cara baru dengan hasil tinggi berupa "pupuk karbon organik untuk mengisi kekurangan langit".
1. Pengertian pupuk karbon organik
Pupuk karbon organik mengacu pada pupuk yang dapat memberikan unsur hara karbon organik cair atau padat yang sangat larut dalam air dan mudah diserap tanaman, seperti gula, asam, enzim, dan asam amino. Pupuk karbon organik dapat berbentuk cair atau padat, lebih nyaman digunakan dibandingkan pupuk karbon gas, dan dapat digunakan secara luas di ladang dan rumah kaca. Dari segi bentuk, ruang lingkup dan kondisi aplikasi, pupuk asam organik yang larut dalam air dengan efisiensi tinggi lebih unggul daripada pupuk dioksida.
2. Keunggulan pupuk karbon organik
A. Penyerapan lebih cepat dan langsung: Pupuk asam organik sudah dalam keadaan organik, yang mencakup proses menghasilkan bahan organik dari karbon dioksida melalui reaksi fotosintesis. Tidak perlu mengkonsumsi energi cahaya untuk konversi bahan organik, sehingga menghemat energi cahaya. Energi fotosintesis yang dihemat ini dapat digunakan untuk reaksi biokimia lainnya guna memproduksi zat lain yang diperlukan, sehingga mendorong pertumbuhan tanaman yang lebih baik dan lebih cepat.
B. Pupuk ini cepat dan mudah diaplikasikan di ladang dan rumah kaca. Karakteristik luar biasa ini tidak tertandingi oleh karbon dioksida.
C. Pupuk karbon organik molekul kecil yang larut dalam air 100 kali lebih efisien dalam pemanfaatan sumber karbon dibandingkan pupuk organik tradisional.
D. Pupuk penjarangan organik non-gas menghilangkan "kekurangan karbon" dan memiliki efek nyata dalam meningkatkan nutrisi karbon, meningkatkan hasil dan kualitas tanaman, mengaktifkan nutrisi mineral, dan mengatur mikroekologi tanah.
3. Teknologi produksi pupuk karbon organik
① Menggunakan cairan limbah industri fermentasi (alkohol, monosodium glutamat, ragi) dan biomassa (ampas tebu, jerami) sebagai bahan baku, aktivitas produk nitrat organik ditingkatkan dengan mengaktifkan dan mendegradasi limbah. Untuk ampas tebu, teknologi anaerobik putaran rendah diadopsi untuk mengurangi oksidasi guna menghindari hilangnya karbon dioksida, sekaligus mendorong degradasi molekul organik menjadi molekul kecil dan meningkatkan aktivitasnya.
② Menggunakan biomassa seperti residu obat tradisional Tiongkok sebagai bahan baku, bahan organik didegradasi menjadi molekul kecil melalui reaksi dekomposisi, tetapi tidak terurai seluruhnya menjadi 002 dan H20, tetapi ada dalam bentuk karbon organik molekul kecil yang sangat reaktif. Reaksi selesai dalam waktu 4 jam, dan kelarutan dalam air mencapai lebih dari 90w.
③ Menggunakan batubara tereduksi sebagai bahan baku, reaksi kimia dan biokimia dilakukan dengan menambahkan alkali dan mikroorganisme untuk menghasilkan produk seri asam humat dengan kelarutan dalam air yang tinggi dan aktivitas fisiologis yang tinggi.
